JP2001036839A - 自動補正機構付き広視野角表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】広視野角の表示装置において、スクリーンに投
影された画像に現れる歪みの補正作業を省力化する。 【解決手段】体験者に凹面を向けた広視野角のスクリー
ン１に実写ビデオ画像もしくはインターラクティブなＣ
Ｇ画像を投影する高没入感画像表示装置において、スク
リーン１に投影したテストパターンを体験者の視点から
撮り込むカメラ４を備え、このカメラ４により取り込ま
れた画像に基づいて体験者から観測される画像に生じる
歪みを解消するための歪み補正用のマップを作成する。
投影機２の像は凸面鏡３を用いて拡大、伸長してスクリ
ーン１に投影しても良い。また、体験者の上方から体験
者を撮像するカメラ６を設け、撮像された体験者の画像
により体験者とスクリーン１の相互位置関係を算出し、
動的に体験者にとって最適な歪み補正を実行することが
好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーンに実写
ビデオ画像もしくはインターラクティブなＣＧ画像を投
影する仮想現実感体験装置に関するものであり、特に、
体験者から観測される画像に生じる歪みを解消するため
の自動補正機構付き広視野角表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドーム型の仮想現実感体験装置を使用す
る場合、スクリーンの形状、投影機からの距離の不均
一、投影機自体の歪みなどにより、スクリーンに投影さ
れた画像には歪みが生じる。この歪みは、画像出力時に
計算機等による画像処理により解消可能であり、一般に
テキスチャマップと呼ばれる演算と同様な手順で実現可
能である（特願平１１−４４２２６号）。この際、テキ
スチャマップに使用する座標変換テーブルを算出する必
要があり、これは主に幾何学的な形状から算出できる。
現在、この手法で座標変換テーブルを計算し、その後、
投影機自身の歪み等の計算に含まれ得ない要因による歪
み等を手作業による修正で解消している。これには多く
の時間を要し、しかも、体験者の視点位置に応じて真に
インターラクティブに補正を行うことが困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、広視野角の表示装置において、スクリーンに投影さ
れた画像に現れる歪みを解消するための座標変換テーブ
ルの作成を自動化し、高没入感を実現するうえで不可欠
な歪みの補正作業を省力化することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、スクリーン
に投影された画像に現れる歪みを解消するための座標変
換テーブルは、投影機の入力画像の各点が最終的には体
験者の視点位置に対してどの方向にあたるかを意味して
いるものであることに着目し、投影機から補正用画像
（テストパターン）を投影し、体験者の位置に置いたＣ
ＣＤカメラで観測し、両者のパターンマッチ、画像処理
でこの座標変換テーブルを作成する（請求項１）。ここ
で、テストパターンとしては、最も簡単な例では、様々
な場所に１つの光点のみを描いた絵が用いられる。

【０００５】また、体験者の種々の移動に対してこの座
標変換テーブルを予め用意しておき、体験者の位置から
使用すべき座標変換テーブルへの対応表を作成しておく
ことで、動的に体験者にとって最適な歪み補正を実行す
ることにより、真にインターラクティブな補正が可能に
なる（請求項３）。この対応表は、幾何学的な形状を加
味することでサンプル点が多くなくとも作成可能であ
る。こうした補正ができれば、例えば、投影機の像を凸
面鏡で反射するなどの簡易な手法で、歪みの無い広視野
角画像を体験者に提供することができる（請求項２）。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の高没入感画像表示装置の
構成を図１に示す。図１において、スクリーン１は水平
方向、垂直方向ともに曲率を有する球面上のスクリーン
である。プロジェクタ２は、凸面鏡３を介して画像をス
クリーン１上へ投影する。また、体験者の位置には、補
正用のＣＣＤカメラ４があり、その画像は、プロジェク
タ２に画像を供給する歪み補正装置５に入力される。ま
た、体験者の位置を撮像するためのＣＣＤカメラ６が体
験者の上方にあり、この画像もまた歪み補正装置５に入
力されている。図中、２１はプロジェクタ２を支える支
持部材、４１，６１はＣＣＤカメラ４，６を支える支持
部材、４２は体験者が座る椅子である。

【０００７】歪み補正装置５では、自ら出力した補正用
の画像パターン（例えば１点だけの光点）の投影された
様子をＣＣＤカメラ４から得る。この画像は当然、スク
リーン１上に１点の光点のみがある絵になっている。歪
み補正装置５は、ここで投影出力中の光点の座標が、実
際にどの位置に投影されているかを算出できる。この工
程を光点の位置を移動させながら繰り返せば、歪み補正
装置５の内部には、この光学系に固有の補正マップ（座
標変換テーブル）を作成できる。

【０００８】また、ＣＣＤカメラ６からの映像で、体験
者がいない場合と体験者がいる場合の差分により体験者
の位置を算出することができ、これにより動的に体験者
の視点での最適な歪み補正が行える。すなわち、予め体
験者の様々な位置に応じた補正マップを作成しておき、
体験者の位置を検出して、その検出された位置に応じた
補正マップを使用して歪み補正を行えば、体験者が位置
を変えても画像に歪みが生じることは無くなる。

【０００９】

【発明の効果】請求項１によれば、体験者から観測され
る画像に生じる歪みを解消し、自然な画像投影が可能に
なり、また、歪み補正のための調節工数を省力化でき
る。請求項２によれば、凸面鏡のような簡易な光学系
で、広視野角画像を提供する表示装置を作成することが
可能となる。請求項３によれば、体験者の位置に関して
インターラクティブに対応することが可能となり、動く
体験者に対して、常に最適な状態の歪み補正を行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の一実施例を示す縦断面図で
ある。

【図２】本発明の表示装置の一実施例の平面図である。

【符号の説明】

１ スクリーン ２ プロジェクタ ３ 凸面鏡 ４ ＣＣＤカメラ ５ 歪み補正装置 ６ ＣＣＤカメラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体験者に凹面を向けた広視野角のスク
   リーンに実写ビデオ画像もしくはインターラクティブな
   ＣＧ画像を投影する高没入感画像表示装置において、ス
   クリーンに投影したテストパターンを体験者の視点から
   撮り込むカメラと、前記カメラにより取り込まれた画像
   に基づいて体験者から観測される画像に生じる歪みを解
   消するための歪み補正用のマップを作成する手段とを備
   えることを特徴とする自動補正機構付き広視野角表示装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、凸面鏡を用いて投
   影機の像を拡大、伸長してスクリーンに投影することを
   特徴とする自動補正機構付き広視野角表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、体験者の上
   方から体験者を撮像する手段と、撮像された体験者の画
   像により体験者とスクリーンの相互位置関係を算出し、
   動的に体験者にとって最適な歪み補正を実行する手段を
   有することを特徴とする自動補正機構付き広視野角表示
   装置。